歧管。這將防止由環(huán)境壓力變化引起的向氣態(tài)燃料噴嘴的熱氣體吸入?？蛇x地，燃料噴嘴中或附近的止回閥可防止熱氣體吸收。(G)低溫燃料(例如，LNG)管線，其從箱和增壓泵行進至發(fā)動機掛架，其具有如下特征:(I)單壁或雙壁構(gòu)造。(2)真空隔離件或可選地低熱傳導(dǎo)性隔離材料(例如，氣凝膠)。(3)可選的制冷機，來使低溫燃料(例如，LNG)流再循環(huán)至箱，而不向低溫燃料(例如，LNG)箱增加熱。(H)高壓泵，其定位在掛架中或在發(fā)動機的上。該泵將把低溫燃料(例如，LNG)的壓力升高至足以將天然氣燃料噴射入燃氣渦輪燃燒器的水平。泵可將或不可將低溫液體(例如，LNG)的壓力提高至高于低溫燃料(例如，LNG)的臨界壓力(Pc)。
[0032]在圖1中示出的示范飛行器系統(tǒng)5包括用于貯存低溫燃料的低溫燃料貯存系統(tǒng)10，例如在圖3中所示出。示范低溫燃料貯存系統(tǒng)10包括低溫燃料箱22、122，其具有形成貯存體積24的第一壁23，該貯存體積24能夠貯存低溫液體燃料12，例如，LNG。如在圖3中示意地所示出，示范低溫燃料貯存系統(tǒng)10具有:流入系統(tǒng)32，其能夠使低溫液體燃料12流入貯存體積24 ;和流出系統(tǒng)30，其適于從低溫燃料貯存系統(tǒng)10輸送低溫液體燃料12。其還包括排出系統(tǒng)40，該系統(tǒng)能夠從在貯存體積24中的低溫液體燃料12移除(可在貯存期間形成的)氣態(tài)燃料19的至少一部分。
[0033]在圖3中示出的示范低溫燃料貯存系統(tǒng)10還包括回收系統(tǒng)34，其適于將未使用氣態(tài)燃料19中的至少一部分29返還入低溫燃料箱22中。在一個實施例中，回收系統(tǒng)34包括制冷機42，其在將未使用燃料19的部分29返還入低溫燃料箱22、122之前冷卻該部分29。制冷機42的示范操作為如下:在示范實施例中，從燃料箱的汽化可使用也公知為制冷機的反向蘭金致冷系統(tǒng)再次冷卻。制冷機可由來自在飛行器系統(tǒng)5上的任意的可獲得系統(tǒng)的電功率，或通過例如在停駐在登機門處時可獲得的那些的地基功率系統(tǒng)驅(qū)動。制冷機系統(tǒng)還可用來在雙燃料飛行器燃氣渦輪發(fā)動機101共同燃燒過渡期間在燃料系統(tǒng)中再次液化天然氣。
[0034]燃料貯存系統(tǒng)10還可包括安全釋放系統(tǒng)45，其適于排出可在低溫燃料箱22中形成的任何高壓氣體。在圖3中示意地示出的一個示范實施例中，安全釋放系統(tǒng)45包括形成第一壁23的一部分的爆破片46。爆破片46是使用已知的方法設(shè)計的安全特征，來在燃燒箱22內(nèi)的過壓的情況下吹走和釋放任何高壓氣體。
[0035]低溫燃燒箱22可具有單壁構(gòu)造和多壁構(gòu)造。例如，低溫燃燒箱22還可包括(見例如圖3)充分包封第一壁23的第二壁25。在箱的一個實施例中，在第一壁23和第二壁25之間存在間隙26，以便熱隔離箱來降低跨過箱壁的熱流動。在一個示范實施例中，在第一壁23和第二壁25之間的間隙26中存在真空。真空可通過真空泵28產(chǎn)生和維持。備選地，為了為箱提供熱隔離，第一壁23和第二壁25之間的間隙26可充分填充已知的熱隔離材料27，例如，氣凝膠?？墒褂闷渌m當?shù)臒岣綦x材料。可包括擋板17來控制箱內(nèi)的液體運動。
[0036]在圖3中示出的低溫燃料貯存系統(tǒng)10包括具有輸送泵31的流出系統(tǒng)30。輸送泵可定位于在箱22附近的便宜的位置處。為了降低傳遞至低溫燃料中的熱，可優(yōu)選將輸送泵31定位在如在圖3中示意地示出的低溫燃料箱22中。排出系統(tǒng)40排出可在燃料箱22中形成的任何氣體。這些排出的氣體可以數(shù)個有益方式在飛行器系統(tǒng)5中被利用。在圖3中示意地示出了這些中的數(shù)個。例如，氣態(tài)燃料19中的至少一部分可供應(yīng)至飛行器推進系統(tǒng)100以用于冷卻或發(fā)動機中的燃燒。在另一實施例中，排出系統(tǒng)40將氣態(tài)燃料19中的至少一部分供應(yīng)至燃燒爐，并且進一步將來自燃燒爐的燃燒產(chǎn)物安全地排出至飛行器系統(tǒng)5外。在另一實施例中，排出系統(tǒng)40將氣態(tài)燃料19中的至少一部分供應(yīng)至輔助功率單元180，其向飛行器系統(tǒng)5供應(yīng)輔助功率。在另一實施例中，排出系統(tǒng)40將氣態(tài)燃料19中的至少一部分供應(yīng)至產(chǎn)生功率的燃料電池182。在另一實施例中，排出系統(tǒng)40將氣態(tài)燃料19中的至少一部分釋放至低溫燃料箱22外。
[0037]燃料貯存系統(tǒng)的示范操作、包括燃料箱的其構(gòu)件、以及示范子系統(tǒng)和構(gòu)件如下地描述。
[0038]天然氣以液體形式(LNG)在接近大約-260° F的溫度和大氣壓力下存在。為了維持在旅客、貨物、軍用、或通用航空飛行器上的這些溫度和壓力，處于選擇的組合的，在下面識別的特征允許LNG的安全、有效且成本有效的貯存。參照圖3，這些包括:燃料箱21、22，其由如下合金構(gòu)成，例如但不限于，鋁AL5456和更高強度的鋁AL5086或其他適當?shù)暮辖?。燃料?1、22由輕量化復(fù)合材料構(gòu)成。上面的箱21、22帶有雙壁真空特征以用于改進的隔離和向LNG流體的極大地降低的熱流動。雙壁箱也用作在初級箱破裂的稀有的情況下的安全封閉裝置。上面利用的輕量化隔離件27中的任一項的備選實施例(例如，氣凝膠)，用來降低從環(huán)境向LNG箱和其包含物的熱流動?？沙p壁箱設(shè)計之外或替代其使用氣凝膠隔離件?？蛇x的真空泵28設(shè)計為用于雙壁箱之間的空間的主動排空。泵可脫離LNG汽化燃料、LNG、Jet-A、電功率或?qū)τ陲w行器可獲得的任何其他功率源來操作。LNG箱帶有浸入初級箱內(nèi)以用于向LNG液體的降低的熱傳遞的低溫泵31。LNG箱具有一個或更多個泄放管線36，其能夠在正?；蚓o急條件下從箱移除LNG。LNG泄放管線36連接至適當?shù)牡蜏乇脕韺⒁瞥乃俾试黾又脸鲇蒐NG重力壓頭引起的泄放速率。LNG箱具有一個或更多個排出管線41，其用于移除通過從外部環(huán)境的熱吸收形成的氣態(tài)天然氣。該排出管線41系統(tǒng)通過使用I路安全閥或背壓閥39將箱維持在期望的壓力。萬一過壓情況發(fā)生，LNG箱帶有去往主排出管線的并聯(lián)的安全釋放系統(tǒng)45。爆破片是備選特征或并行特征46。釋放排出口將氣態(tài)燃料引導(dǎo)至艙外。具有在上面的設(shè)計特征中的一些或全部的LNG燃料箱，其幾何形狀設(shè)計為符合與標準Jet-A輔助燃料箱(例如，在商業(yè)上可獲得的飛行器上設(shè)計和可獲得的那些)相關(guān)的現(xiàn)有包線。具有在上面的設(shè)計特征中的一些或全部的LNG燃料箱，其幾何形狀設(shè)計為符合且配合在常規(guī)的旅客和貨物飛行器(例如，在商業(yè)上可獲得的飛行器中發(fā)現(xiàn)的那些)的較低(多個)貨艙內(nèi)。
[0039]對現(xiàn)有或新飛行器的中心機翼箱22修改來正確地隔離LNG、箱、以及結(jié)構(gòu)元件。
[0040]使用已知方法設(shè)計排出和汽化系統(tǒng)。LNG的汽化是吸收能量并且冷卻箱和其包含物的蒸發(fā)工序。汽化LNG可被多種不同工序利用和/或消耗，在一些情況下，為飛行器系統(tǒng)提供有益的功，在其他情況下，僅為更加環(huán)境可接受的設(shè)計來燃燒燃料。例如，來自LNG箱的排出氣體主要由甲烷組成，并且用于下列中的任何或全部組合:
前進至飛行器APU(輔助功率單元)180。如在圖3中所示出，來自箱的氣態(tài)排出管線與用于在燃燒器中使用的輔助功率單元串聯(lián)地或并聯(lián)地前進。APU可為典型地在商業(yè)或軍用飛行器上發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)有的APU，或?qū)Ｓ糜趯⑵烊粴廪D(zhuǎn)化成有益的電和/或機械功率的單獨的APU。利用汽化天然氣壓縮機來將天然氣壓縮至在APU中利用所需的適當壓力。APU又向在發(fā)動機或A/C上的任何系統(tǒng)提供電功率。
[0041]前進至一個或更多個飛行器燃氣渦輪發(fā)動機101。如在圖3中所示出，從LNG燃料箱的天然氣排出管線前進至一個或更多個主燃氣渦輪發(fā)動機101，并且在操作期間向發(fā)動機提供額外的燃料源。利用天然氣壓縮機來將排出氣體泵壓至在飛行器燃氣渦輪發(fā)動機中的利用所需要的適當?shù)膲毫Α?br>[0042]突燃。如在圖3中所示出，來自箱的天然氣排出管線前進至小、專用排氣燃燒器190，其帶有其自身的電火花點火系統(tǒng)。以這種方式，甲烷氣體不被釋放至大氣。排出燃燒的產(chǎn)物，這導(dǎo)致更加環(huán)境可接受的系統(tǒng)。
[0043]排出。如在圖3中所示出，來自箱的天然氣排出管線前進至一個或更多個飛行器燃氣渦輪的排氣管。備選地，排出管線可前進至APU排氣管或向任意的飛行器后緣的分離的專用管線。天然氣可在這些位置中的一個或更多個處適當?shù)嘏懦鲋链髿狻?br>[0044]如在圖3中所示出，在地面操作期間，任意的系統(tǒng)可設(shè)計為，使得排出管線41附接至地面支撐裝備，其收集和利用在任何地基系統(tǒng)中汽化的天然氣。排出還可在用地面支撐設(shè)備的補給燃料操作期間發(fā)生，該補給操作可同時使用流入系統(tǒng)32將燃料注入飛行器LNG箱，并且俘獲并且再次使用排出氣體(同時排出和加燃料在圖3中指代為(S))。
[0045]IV推進(發(fā)動機)系統(tǒng)
圖4示出了包括燃氣渦輪發(fā)動機101的示范雙燃料推進系統(tǒng)100，該燃氣渦輪發(fā)動機101能夠使用低溫液體燃料112產(chǎn)生推進推力。燃氣渦輪發(fā)動機101包括:壓縮機105，其由高壓渦輪155驅(qū)動；燃燒器90，其燃燒燃料并產(chǎn)生驅(qū)動高壓渦輪155的熱氣體。燃燒器90能夠燃燒常規(guī)的液體燃料，例如，基于煤油的燃料。燃燒器90還能夠燃燒低溫燃料，例如，已經(jīng)通過例如蒸發(fā)器60適當?shù)販蕚溆糜谌紵腖NG。圖4示意地示出了能夠?qū)⒌蜏匾后w燃料112變換成氣態(tài)燃料13的蒸發(fā)器60。雙燃料推進系統(tǒng)100的燃氣渦輪發(fā)動機101還包括燃料噴嘴80，其將氣態(tài)燃料13供應(yīng)至燃燒器90以用于點燃。在一個示范實施例中，使用的低溫液體燃料112是液化天然氣(LNG)。在渦輪風扇類型的雙燃料推進系統(tǒng)100 (例如在圖4中示出)中，燃氣渦輪發(fā)動機101包括從高壓壓縮機105軸向地定位在前方的風扇103。增壓器104 (在圖4中示出)可軸向地定位在風扇103和高壓壓縮機105之間，其中，風扇和增壓器由低壓渦輪157驅(qū)動。在其他實施例中，雙燃料推進系統(tǒng)100的燃氣渦輪發(fā)動機101還包括中壓壓縮機，其由中壓渦輪(均在圖4中未示出)驅(qū)動。增壓器104(或中壓壓縮機)增加進入壓縮機105的空氣的壓力，并且便于通過壓縮機105的更高的壓力比的產(chǎn)生。在圖4中示出的示范實施例中，風扇和增壓器由低壓渦輪157驅(qū)動，而高壓壓縮機由高壓渦輪155驅(qū)動。
[0046]在圖4中示意地示出的蒸發(fā)器60安裝在發(fā)動機101上或附近。蒸發(fā)器60的一個功能在于向低溫燃料(例如，液化天然氣(LNG))增加熱能，從而升高其溫度。在本文中，蒸發(fā)器作為換熱